1. Fondamentali | 1.3 Modellazione
Nella modellazione numerica di un problema geotecnico esistono diverse strategie per la simulazione delle diverse fasi costruttive. Un processo di modellazione che non tiene conto della sequenza delle fasi di costruzione e delle modalità di realizzazione delle diverse componenti dell’opera conduce inevitabilmente a una predizione errata dei risultati. La trattazione prosegue prendendo a riferimento il caso dei rilevati arginali, ma le considerazioni effettuate possono essere facilmente estese alle altre categorie di problemi geotecnici.
Molti problemi geotecnici, in virtù delle loro proprietà geometriche, possono essere ricondotti ad uno studio in 2D. Appartengono a questa classe i problemi in cui la dimensione longitudinale è prevalente sulle altre (rilevati, opere di sostegno, gallerie) e quelli caratterizzati da simmetria assiale (pali, fondazioni circolari). La condizione di simmetria deve sussistere anche per carichi esterni e condizioni imposte.
Come per i metalli, anche per i terreni esiste una tensione soglia che separa due tipi di comportamento molto diversi tra loro: la tensione di preconsolidazione. Stati di terreno sottoposti ad una tensione inferiore assumono un carattere meno deformabile e più resistente rispetto a quelli sottoposti ad una tensione maggiore. La definizione delle tensione di preconsolidazione permette la definizione del grado di sovraconsolidazione e di stabilire in quale stato si trovi il terreno.
Il terreno è un materiale elastoplastico, non lineare, non omogeneo e anisotropo. A complicare ulteriormente il comportamento meccanico delle terre a grana fine si aggiunge la dipendenza dal tempo e dunque dalla velocità di applicazione del carico. Tale dipendenza è qualitativamente descritta attraverso semplici modelli reologici.
La soluzione di un qualsiasi problema di Geotecnica deve comprendere la conoscenza della natura dei terreni coinvolti e delle loro condizioni iniziali.
La caratteristica che governa il comportamento globale del terreno è la resistenza allo scorrimento che si sviluppa nei contatti fra le particelle che lo compongono. Questa è dovuta prevalentemente all’attrito.
Lo sviluppo di deformazioni nel tempo per effetto della viscosità non dipende univocamente da una variazione di sforzo efficace. Per definizione, si definisce come "creep" una deformazione che si manifesti senza variazioni di sforzo efficace. Nel caso delle terre l’influenza della viscosità è ben descrivibile ragionando in termini di grado di sovraconsolidazione.
In molte classi di problemi d'Ingegneria Geotecnica è noto a priori se la condizione più svantaggiosa, e dunque a favore di sicurezza, sia quella a breve (non drenata) o a lungo termine (drenata).
Il metodo degli elementi finiti standard prevede il riferimento alla configurazione indeformata per tutto lo svolgimento dell'analisi. Nel caso in cui le deformazioni raggiungano valori elevati o nei casi in cui sia necessario considerare gli effetti del second'ordine occorre adottare una configurazione nodale diversa da quella indeformata
Essendo il terreno un mezzo costituito da tre fasi (solida, liquida e gassosa), la determinazione delle sue proprietà meccaniche richiede necessariamente la definizione di grandezze relative a tutte le fasi.
Il criterio di rottura di Mohr-Coulomb definisce le condizioni ultime del materiale in termini di coesione e attrito. E' comunemente adottato come inviluppo di rottura nel modello elastico-perfettamente plastico omonimo, con il quale viene spesso confuso, e nei modelli elastoplastici di uso corrente.
Il principio degli sforzi efficaci è uno dei concetti più importanti della meccanica delle terre, che descrive la legge di interazione tra le particelle del terreno ed il fluido interstiziale in un terreno saturo.
